一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺及系统

摘要

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺，包括下述步骤：S1将电解酸性氯化铜蚀刻液废液作为电解液进行电解，以在阴极板上获得金属铜及在阳极板上获得含杂质的氯气；S2将步骤S1中杂质氯气进行收集，且将杂质氯气依次通过稀硫酸溶液及纯水，以去除氯气中的铜离子及杂气体，并以获得有效氯气；S3对步骤S2获得的有效氯气依次通过氢氧化钠溶液及盐酸溶液，以依次获得次氯酸钠溶液、弱酸性次氯酸水。同时公开了一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水系统，本发明的一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺及系统，能够对酸性氯化铜蚀刻废液进行回收利用，并能够获得用于消毒或除菌方面的弱酸性次氯酸水。

说明书

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其是一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺及系统。

背景技术

随着电子工业的发展，印刷电路板广泛应用于电子产品的生产过程中，但过程中产生的大量废弃物给环境造成了巨大危害，其中蚀刻废液的产生与排放造成严重的环境污染和资源浪费，而大部分蚀刻废液为酸性氯化铜蚀刻废液，主要是因为其蚀刻速率快，溶铜容量高，易控制。

目前对酸性氯化铜蚀刻废液的处理一般采用电解法，在阳极再生蚀刻液的同时在阴极同时进行沉积回收铜过程，在此过程中，阳极产生强氧化性气体氯气，一部分再次用于蚀刻废液中，一部分则未被回收利用，造成空气二次污染以及资源浪费。现有氯气处理一般采用氯化亚铁溶液吸收氯气，但这样处理后的氯气携带少量铜离子和杂气体，例如水蒸气、氧气等，最终难以回收利用，进行资源循环，使用价值降低，成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺及系统，能够对酸性氯化铜蚀刻废液进行回收利用，并能够获得用于消毒或除菌方面的弱酸性次氯酸水。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案为：

一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺，包括下述步骤，

S1、废液的电解：将电解酸性氯化铜蚀刻液废液作为电解液进行电解，以在阴极板上获得金属铜及在阳极板上获得含杂质的氯气；

S2、氯气的处理：将步骤S1中杂质氯气进行收集，且将杂质氯气依次通过稀硫酸溶液及纯水，以去除氯气中的铜离子及杂气体，并以获得有效氯气；

S3、弱酸性次氯酸水的制备：对步骤S2获得的有效氯气依次通过氢氧化钠溶液及盐酸溶液，以依次获得次氯酸钠溶液、弱酸性次氯酸水。

进一步地，所述步骤S3中，所述次氯酸钠溶液的氯酸钠质量分数为10Wt％，所述盐酸溶液的中盐酸质量分数为35Wt％，所述弱酸性次氯酸水的浓度为500ppm。

进一步地，在所述步骤S3中，每5kg的次氯酸钠溶液在制备所述弱酸性次氯酸水时需要加水947.365kg。

一种蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水系统，包括废液处理模块、气体处理模块及制备模块，

所述废液处理模块包括储存区及电解槽，所述储存区用于获取蚀刻液生产线的电解酸性氯化铜蚀刻液废液，且所述储存区与所述电解槽连接；

所述气体处理模块包括铜离子去除装置及杂气体去除装置，所述铜离子去除装置内设有稀硫酸溶液，且所述铜离子去除装置的入口端与所述电解槽的阳极收集区连接，所述铜离子去除装置的出口端与所述杂气体去除装置连接，所述杂气体去除装置设有纯水；

所述制备模块包括次氯酸钠溶液生成装置及次氯酸水生成装置，

所述次氯酸钠溶液生成装置设有氢氧化钠溶液，且所述次氯酸钠溶液生成装置一端与所述杂气体去除装置导通连接，另一端与所述次氯酸水生成装置导通连接；

所述次氯酸水生成装置包括生成箱，所述生成箱内设有盐酸溶液，且所述生成箱与所述次氯酸钠溶液生成装置导通连接。

进一步地，所述铜离子去除装置及所述杂气体去除装置均设有冷却装置，两所述冷却装置分别所述铜离子去除装置及所述杂气体去除装置连接。

进一步地，所述铜离子去除装置、所述杂气体去除装置及所述生成箱内均设有监控装置，所述监管装置包括离子浓度传感器、气体浓度传感器及温度传感器。

进一步地，所述铜离子去除装置的入口端通过第一管道与所述电解槽导通连接，且所述铜离子去除装置的出口端通过第二管道与所述杂气体去除装置的入口端导通连接，所述杂气体去除装置的出口端通过第三管道与所述次氯酸钠溶液生成装置导通连接，所述第一管道、第二管道及所述第三管道均分别设有射流机。

进一步地，所述次氯酸钠溶液生成装置包括反应箱、储液罐、溶液罐及喷射混合器，所述反应箱与所述第三管道远离所述杂气体去除装置的一端导通连接，所述储液罐及所述溶液罐均设于所述反应箱外，且所述储液罐及所述溶液罐分别设有水及氢氧化钠溶液；所述喷射混合器设于所述反应箱内，且所述喷射混合器分别与所述储液罐及所述溶液罐导通连接。

进一步地，所述制备模块至少设置两个，且所述制备模块的反应箱均分别与所述杂气体去除装置导通连接。

进一步地，所述生成箱外设有储备箱及调配箱，所述储备箱及所述调配箱分别通过输送管道与所述生成箱导通连接，且每一所述输送管道均设有流量阀及增压泵，所述流量阀与所述增压泵电连接。

本发明的有益效果是：

1.在电解槽内，酸性氯化铜蚀刻废液被电解，从而使得阳极板上产生含杂质的氯气，利用稀硫酸溶能够对具有杂质的氯气所含有的铜离子进行洗涤，并且利用纯水对洗涤后的氯气中的杂气体进行净化，获得纯度较好的氯气。将所得的有效氯气依次通过氢氧化钠及盐酸，能够获得用于消毒或除菌方面的弱酸性次氯酸水，而且本申请中的次氯酸水品质较好，基本不含有铜离子，可以直接用于后面弱酸性次氯酸水的生产系统。实现了酸性氯化铜蚀刻废液电解过程中资源的再回收利用，防止氯气造成二次污染环境。

2.通过控制氢氧化钠溶液的浓度，使得次氯酸钠溶液的氯酸钠具有合适的质量，同时通过控制盐酸溶液的浓度，能够获取浓度为500ppm的弱酸性次氯酸水，该浓度的弱酸性次氯酸水对人体无害安全，且有杀菌和除臭等功能的溶液，比传统消毒水更有效，更安全的化学试剂。

3.本发明的废液处理模块、气体处理模块及制备模块结构简单，降低了弱酸性次氯酸水的生产成本，由于铜离子去除装置与电解槽之间及铜离子去除装置与杂气体去除装置之间均设有射流机，在射流机的作用下，能够提高氯气的杂质去除效率及质量，保证获得品质良好的氯气；在第三管道上的射流机及反应箱的喷射混合器的共同作用下，能够使氯气与氢氧化钠溶液充分地接触，提高了氯气的处理能力。由于喷射混合器能够获取储液罐的水及溶液罐的氢氧化钠溶液，通过调节喷射混合器能够控制氢氧化钠喷混的浓度和速率，从而控制次氯酸钠溶液中次氯酸钠中的质量分数，以保证在后续与次氯酸水生成装置配制备出具有合适的浓度的弱酸性次氯酸水。

附图说明

图1是本发明一较佳实施方式的蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺的流程图。

图2是本发明一较佳实施方式的蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水系统的结构框图。

图中，1-废液处理模块，11-储存区，12-电解槽，2-气体处理模块，21-铜离子去除装置，22-杂气体去除装置，3-次氯酸钠溶液生成装置，31-反应箱，32-储液罐，33-溶液罐，34-喷射混合器，4-次氯酸水生成装置，41-生成箱，42-储备箱，43-调配箱，44-输送管道，441-流量阀，442-增压泵，5-冷却装置，61-第一管道，62-第二管道，63-第三管道，64-射流机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请同时参见图1及图2，本发明一较佳实施方式的蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水系统，包括废液处理模块1、气体处理模块2及制备模块。

废液处理模块1包括储存区11及电解槽12，储存区11用于获取蚀刻液生产线的电解酸性氯化铜蚀刻液废液，且储存区11与电解槽12连接。

气体处理模块2包括铜离子去除装置21及杂气体去除装置22，铜离子去除装置21内设有稀硫酸溶液，且铜离子去除装置21的入口端与电解槽12的阳极收集区连接，铜离子去除装置21的出口端与杂气体去除装置22连接，杂气体去除装置22设有纯水。本实施例的铜离子去除装置21及杂气体去除装置22为反应罐，以使氯气在铜离子去除装置21及杂气体去除装置22内进行反应。

制备模块包括次氯酸钠溶液生成装置3及次氯酸水生成装置4。

次氯酸钠溶液生成装置3设有氢氧化钠溶液，且次氯酸钠溶液生成装置3一端与杂气体去除装置22导通连接，另一端与次氯酸水生成装置4导通连接。

次氯酸水生成装置4包括生成箱41，生成箱41内设有盐酸溶液，且生成箱41与次氯酸钠溶液生成装置3导通连接。

铜离子去除装置21及杂气体去除装置22均设有冷却装置5，两冷却装置5分别铜离子去除装置21及杂气体去除装置22连接。在冷却装置5的作用下，能够吸收氯气反应时产生的热量，保证氯气杂质去除时的安全，本实施例的冷却装置5可以使设置在铜离子去除装置21及杂气体去除装置22的水冷管道，水冷管道与通过泵机与冷却水池连接，以对水冷管道进行热交换。

铜离子去除装置21、杂气体去除装置22及生成箱41内均设有监控装置65，监管装置65包括离子浓度传感器、气体浓度传感器及温度传感器。本实施例的气体浓度传感器为氯气浓度传感器，铜离子去除装置21及杂气体去除装置22的离子浓度传感器为铜离子浓度传感器，生成箱41内的离子浓度传感器为钠离子浓度传感器及氯离子浓度传感器。在监控装置65的作用下，能够实时对铜离子去除装置21、杂气体去除装置22及生成箱41内的情况进行监控保证所制备的弱酸性次氯酸水具有合适的浓度。

本实施例中，铜离子去除装置21的入口端通过第一管道61与电解槽12导通连接，且铜离子去除装置21的出口端通过第二管道62与杂气体去除装置22的入口端导通连接，杂气体去除装置22的出口端通过第三管道63与次氯酸钠溶液生成装置3导通连接，第一管道61、第二管道62及第三管道63均分别设有射流机64。

由于铜离子去除装置21与电解槽12之间及铜离子去除装置21与杂气体去除装置22之间均设有射流机64，在射流机64的作用下，能够提高氯气的杂质去除效率及质量，保证获得品质良好的氯气。

次氯酸钠溶液生成装置3包括反应箱31、储液罐32、溶液罐33及喷射混合器34。

反应箱31与第三管道63远离杂气体去除装置22的一端导通连接，储液罐32及溶液罐33均设于反应箱31外，且储液罐32及溶液罐33分别设有水及氢氧化钠溶液；喷射混合器34设于反应箱31内，且喷射混合器34分别与储液罐32及溶液罐33导通连接。

在第三管道63上的射流机64及反应箱31的喷射混合器34的共同作用下，能够使氯气与氢氧化钠溶液充分地接触，提高了氯气的处理能力。由于喷射混合器34能够获取储液罐32的水及溶液罐33的氢氧化钠溶液，通过调节喷射混合器34能够控制氢氧化钠喷混的浓度和速率，从而控制次氯酸钠溶液中次氯酸钠中的质量分数，以保证在后续与次氯酸水生成装置4配制备出具有合适的浓度的弱酸性次氯酸水。

本实施例中，生成箱41外设有储备箱42及调配箱43，储备箱42及调配箱43分别通过输送管道44与生成箱41导通连接，且每一输送管道44均设有流量阀441及增压泵442，流量阀441与增压泵442电连接。在流量阀441及增压泵442的作用下，储备箱42的盐酸溶液及调配箱43的水能够进入生成箱41，同时在监控装置65的配合下，能够对生成箱41的盐酸溶液进行配置，使得生成箱41的盐酸溶液的中盐酸具有合适的质量。

优先地，本实施例还设有控制模块，控制模块分别与流量阀441、增压泵442及监控装置65电连接，以对弱酸性次氯酸水的制备进行控制及远程监控。

本实施例中，制备模块设置两个，且制备模块的反应箱31均分别与杂气体去除装置22导通连接。通过设置两个制备模块能够保证弱酸性次氯酸水的生产量的同时，便于控制氯气与氢氧化钠的反应及次氯酸钠与盐酸的反应，保证次氯酸钠的品质。

本实施例的蚀刻废液制备弱酸性次氯酸水工艺，包括下述步骤，

S1、废液的电解：将电解酸性氯化铜蚀刻液废液作为电解液进行电解，以在阴极板上获得金属铜及在阳极板上获得含杂质的氯气。

S2、氯气的处理：将步骤S1中杂质氯气进行收集，且将杂质氯气依次通过稀硫酸溶液及纯水，以去除氯气中的铜离子及杂气体，并以获得有效氯气。

S3、弱酸性次氯酸水的制备：对步骤S2获得的有效氯气依次通过氢氧化钠溶液及盐酸溶液，以依次获得次氯酸钠溶液、弱酸性次氯酸水。

本实施例中，通过对酸性氯化铜蚀刻废液进行电解，从而使得阳极板上产生含杂质的氯气，利用稀硫酸溶能够对具有杂质的氯气所含有的铜离子进行洗涤，并且利用纯水对洗涤后的氯气中的杂气体进行净化，获得纯度较好的氯气。

将所得的有效氯气依次通过氢氧化钠及盐酸，能够获得用于消毒或除菌方面的弱酸性次氯酸水，而且本申请中的次氯酸水品质较好，基本不含有铜离子，可以直接用于后面弱酸性次氯酸水的生产系统。实现了酸性氯化铜蚀刻废液电解过程中资源的再回收利用，防止氯气造成二次污染环境。

在步骤S3中，次氯酸钠溶液的氯酸钠质量分数为10Wt％，盐酸溶液的中盐酸质量分数为35Wt％，弱酸性次氯酸水的浓度为500ppm。在步骤S3中，每5kg的次氯酸钠溶液在制备弱酸性次氯酸水时需要加水947.365kg。

本实施例中，为连续化和大产量的高品质次氯酸钠的生产提供保障，控制生成质量为5kg次氯酸钠质量分数为10Wt％的次氯酸钠溶液，其中氯含量为238.08g，水含量为4500g。

因此，在制备浓度为500ppm的弱酸性次氯酸水时，在次氯酸钠溶液生成装置3中，加入0.7kg盐酸质量分数为35Wt％的盐酸溶液，其中氯含量为238.08g，水含量为445g。

根据NaOCl+HCl+H